Hier zunaechst die Schaltung fuer das Zaehlrohr mit 2 x 63.7V-Z-Dioden
V6+V7 zur Spannungsstabilisierung (vermutlich ca. 400V):
Mein erster Versuch im April 2011,
den Zählimpuls des Anri-Dosimeters zur Soundkarte
abzuzweigen, funktionierte sehr gut.
Ich benutzte einen Spannungsteiler aus zwei Widerstaenden R1=24kOhm und
R2=1kOhm, um die 9V Spannung auf fuer die Soundkarte vertraegliche
1/(24+22+1)*9V=0.2V zu reduzieren. Das klappte an meinem x31-Laptop (ohne
Phantomspeisung fuer Elekretmikrofone) und trotz anfaenglicher Verpolung am
Soundkarteneingang sehr gut. Man sieht deutliche Nadelimpulse.
Die folgenden Bilder sind mit (arecord -fS16_LE -r32000 -d60)
aufgenommen und mit audacity angezeigt.
Einmal die Aufnahme fuer Soundkarten ohne Phantomspeisung:
Doch schon der zweite Versuch mit einer anderen Soundkarte (HDA Intel mit dem Chip Realtek ALC887) zeigte deutlich schlechtere Ergebnisse. Die Impulse sind nur schwer auszumachen. Bei der Suche nach einer Erklärung fand ich im Web den Hinweis auf eine mögliche Phantomspeisung am Eingang der Soundkarte, die den Betrieb von Elekret-kapseln erlauben soll. Da die Schaltung nicht standartisiert ist, muss man selbst herausfinden, welche Spannung Up und welcher hochohmige Widerstand Rp verwendet wird. Das geht einfach, in dem man die Leerlauf-Spannung U2=Up und den Kurzschlussstrom Ip (zwischen U2 und Masse) am Soundeingang misst. Teilweise haben die 2 Eingangskontakte des Stereo-Klinkensteckers (L,R) eine verschiedene Beschaltung fuer den gleichen Mono-Kanal. Hier ein paar Ergebnisse:
----------------------- U(L,R)[V] / I(L,R)[mA] = R(L,R)[kOhm] (MIC 0: keine Phantomspeisung)
Vaio-PCG-C1F ES1879 2.78,0 / 0.41,0 = 6.70,- (48kHz 16bit L!=R 2000)
IBM.X31 AC97-AD1981B 0,4.63 / 0,1.40 = -,3.28 (48kHz 16bit mono L!=R 2003)
C-Media USB1-0d8c:000c 4.45,0.71 / 0.59,0.01 = 7.63,- (48kHz 16bit mono L!=R 2006 CPT-101UX)
C-Media USB1-0d8c:000c 4.50 / 1.14 = 3.95 (48kHz 16bit mono L==R 2004 DeLock-virtual7.1)
SB-Audig. USB2-041e:3020 1.50,4.01 / 0.132,1.18 = 11.4,3.40 (96kHz 24bit mono L!=R 2004 SB Audigy 2 NX)
Grif.iMic USB1-077d:07af 3.28,3.28 / 0.27,0.27 = 12.0,12.0 (48kHz 16bit L+R? 2012 Griffin iMic)
Logitech USB1-046d:0a12 - / - (16kHz 11bit mono 2009 Logitech Wireless Headset)
HP AliM5451 AC97-Cx20468 2.26,0 / 0.73,0 = 3.10,- (48kHz 18bit mono 2003)
Dell-X200 AC97-CS4299 2.48,2.48 / 1.08,1.07 = 2.28,2.31 (48kHz 18bit mono 2002)
Fujitsu-E ALC262 2.37,2.37 / 1.02,1.03 = 2.37,2.37 (96kHz 20bit L+R 2008)
ViaC7 HDA-ALC267 2.53,2.53 / 1.12,1.14 = 2.26,2.22 (96kHz 24bit L+R? 2008)
Dell Studio 15 IDT-HDA 3.82,3.82 / 0.79,0.79 = 4.84,4.84 (96kHz 24bit L+R 2009 *1)
EeePC HDA-ALC269 3.09,3.06 / 0.65,0.65 = 4.73,4.72 (96kHz 24bit L+R 2010)
PC HDA-ALC887 rear 3.35 / 0.69 = 4.86 (192kHz 24bit L+R 2010)
... front 3.26,3.24 / 0.55,0.55 = 5.94,5.90
PC HDA-ALC892 rear 2.84,2.84 / 1.30,1.29 = 2.18,2.20 (192kHz 24bit L+R 2011)
*1 Phantomspeisung nur bei Aktivierung, sonst 0V
(Nachtrag 2012:
Einige ALC-Datenblaetter beschreiben programmierbare Spannungen von
VREFOUT=2.5/3.3/4.2V.
Native ADC-Samplefrequenzen sind meist 44.1, 48, 96, 192kHz und
waehlbare native ADC-Bitlaengen sind meist 16, 20 und 24bit.
Die Phatomspeisung reicht, um mit einem Sperrwandler Hochspannung
fuer ein Geiger-Mueller-Zaehlrohr zu erzeugen.)
Und hier die Aufnahme fuer Soundkarten mit Phantomspeisung:
Die Frage ist nun, wie baut man am besten eine moeglichst einfache passive
Koppel-Schaltung, um mit beiden Soundkarten-Varianten ein gutes Signal
zu bekommen?
Da auch der Widerstand im Anri sehr hochohmig ausgelegt ist, senkt man mit
dem Spannungsteiler gleichzeitig den Pegel fuer den CMOS Eingang des Anris,
wodurch der die Pulse nicht mehr genau zaehlt. Die Koppel-Schaltung sollte
auch dieses Problem loesen.
Der zweite Versuch mit einem 100nF kondensator und 110 Ohm Widerstand
klappte besser, wobei die Aufnahme erst mit abgeschalteten Mic-Boost
saubere Impulse lieferte. Die 100nF sind frei gewaehlt. Ich wollte 10nF
nehmen, hatte aber nur 100nF zur Hand. Ausserdem habe ich, nachdem die
9V-Blockbatterie leer war und das Geraet mit 4.7V gleiche Messwerte
lieferte, die Spannungsversorgung auf USB (5.1V) umgestellt, so dass ein
dauerhafter Betrieb moeglich ist.
Und hier die Aufnahme fuer Soundkarten mit LC-Kopplung und Phantomspeisung:
Maerz 2012 habe ich versucht, die Phantomspeisung der Soundkarte (4.5V) zum Betrieb des Dosimeters Master-1 zu verwenden (s. Bild). Die Impulse habe ich ueber ein RC-Filter in die gleiche Soundkarte eingespeist. Es gab dabei nur gelegentlich Probleme beim Anschwingen des Oszillators, die man mit einem vorgeladenen Elko leicht beheben konnte.
Die Schaltung ist gut geeignet, um einen sparsamen Geiger-Zaehler nachzubauen. Der 100k-Widerstand begrenzt den Basisstrom auf etwa 40uA und damit den Kollektorstrom um den Verstaerkungsfaktor hFE auf etwa das hundertfache (4mA). Wobei dieser Fall nur auftritt, wenn der Oszillator nicht schwingt. Im Normalbetrieb verbraucht das Dosimeter bei 5V etwa 0.6mA und bei sekundaerer Belastung durch ein 10MOhm-Messgeraet etwa 1.8mA. Ein testweiser Nachbau mit einem Trafo aus einer batteriebetriebenen elektrischen Fliegenklatsche (die original 120mA bei 3V zog) verbrauchte bei dem benutzen 10nF-Kondensator und Batterie (9V) 3.3mA, wobei bei etwa 10kHz erst etwa 120V Sekundaerspannung mit 10MOhm-Testlast erzeugt wurde. Der Oszillator lief auch noch bei 2V Betriebsspannung. Ein paar Verbesserungen will ich noch testen, so dass der sparsame Betrieb eines Geigerzaehlers mit der Phantomspeisung eines Mikrofoneinganges gewaehrleistet ist. Dann kann man einen Laptop oder noch kleineren Computer als tragbare automatische Messstation benutzen.